[发明专利]半导体激光器功率控制中微弱电压信号检测的积分比较器

说明书

本发明公开了一种半导体激光器功率控制中微弱电压信号检测的积分比较器，该积分比较器包括电压电流转换电路和电荷积分比较器；电压电流转换电路中包括跨导放大器和用于消除跨导放大器直流失调的误差放大器，且通过四组开关控制三组时钟电路，确定电压电流转换电路包括失调检测消除和信号放大工作状态两种工作状态；所述的电荷积分比较器包括积分器和电压比较器，所述的电压比较器工作于积分阶段和清零阶段两个相位，并且在时钟信号和开关的控制下使得所述积分比较器处于清零和积分比较状态的不断循环中。本发明中具有直流消失调功能的电压电流转换电路将输入电压转换为输出电流对电容进行充放电，提高了积分比较器的精度。

技术领域

本发明属于光电集成电路中的微弱电压信号检测，具体涉及一种半导体激光器功率控制中微弱电压信号检测的积分比较器。

背景技术

半导体激光器是理想的光源，但是受温度变化和器件老化的影响很大。关于如何消除消光比受随温度变化和器件老化的影响，目前已有单环APC、K因子补偿、开环补偿和双环APC补偿等方法。

在双环功率控制电路中，激光驱动器及其功率控制环路主要包括激光驱动器、基准电流源、跨阻放大器、可变增益放大器、滤波器、信号选择电路、积分比较器、功率控制逻辑电路和数模转换器。激光驱动器的输入信号通常是一对差分数据信号以及一对差分模式突发使能禁能信号。基准电流源经过发送数据信号调制，同时包含直流电流和交流电流。背光二极管根据激光的发射光功率产生监测电流，与基准电流源相比较，误差电流输入跨阻放大器。跨阻放大器的输入端和输出端电压输入积分比较器，产生平均功率反馈信号，构成平均功率控制环路。跨阻放大器的输入端和输出端电压经过信号选择器，再输入积分比较器，产生消光比反馈信号，构成消光比控制环路。同时，经过发送数据调制的电流源经过跨阻放大器，产生数据选择器控制信号。功率控制逻辑电路根据平均功率反馈信号和消光比反馈信号，调节偏置电流和调制电流，使得输出光功率和消光比达到目标值，构成了闭环的功率控制系统。该双环功率控制电路结构简单，可靠性高。

在半导体激光器的功率控制电路中，跨阻放大器的输入误差电流小，因此输入输出端的电压差值幅度小。因此，需要单独设计能够用于微弱信号大小比较的比较器。现有的积分比较器没有考虑比较器两端输入微弱信号条件下，微弱信号源驱动能力不足时候的积分效果，积分比较器的误差较大。同时，现有的积分比较器缺少直流消失调电路，进一步增加了积分比较器的误差。

发明内容

发明目的：针对上述半导体激光器的功率控制电路中无法提供进行微弱信号大小比较问题，本发明提供一种半导体激光器功率控制的微弱电压信号检测积分比较器。

技术方案：一种半导体激光器功率控制中微弱电压信号检测的积分比较器，包括电压电流转换电路和电荷积分比较器；所述电压电流转换电路包括跨导放大器和用于消除跨导放大器输入直流失调电压的误差放大器，且通过四组开关控制三组时钟电路，确定电压电流转换电路包括失调检测消除和信号放大工作状态两种工作状态；所述的电荷积分比较器包括积分器和电压比较器，所述的电压比较器工作于积分阶段和清零阶段两个相位，并且在时钟信号和开关的控制下使得所述积分比较器处于清零和积分比较状态的不断循环中。

进一步的，所述电压电流转换电路包括跨导放大器OTA，误差放大器A_DOC，所述的跨导放大器OTA输出端通过开关S5连接电荷积分比较器，所述的跨导放大器OTA正输入端V_INP串联开关S2，所述的跨导放大器OTA负输入端V_INN通过开关S1连接输入端V_INP，所述的误差放大器A_DOC正输入端通过电容C1接地，并通过开关S3连接基准电压V_REF1，所述的误差放大器A_DOC负输入端通过电容C2接地，并通过开关S4连接到跨导放大器输出端上的开关S5，所述的误差放大器A_DOC正输出端连接跨导放大器消直流失调正输入端VIP1，所述的误差放大器A_DOC负输出端连接跨导放大器消直流失调负输入端VIN1。